Page 1

Immersive Design Challenge  January 4th­12th, 2016 



  Parish Episcopal School and the Deason Innovation Gym present    MakerPlay: A Design Study in Building a Hands­on, Student­centered, Challenge­based Activity  Platform for Long­term Children’s Hospital Patients    Austin Flanagan  Nick Keller  Courtney Kent  Lee Mak  Mar McCreary  Luke Oglesbee  Samantha Reeve  Omar Salazar  Saurabh Shinde  Robbie Slaughter  Jackson Sterling  Keya Tollossa  Garrett Wilson     

Table of Contents  Introduction  I. Summary  II. User Needs  III. Vision  IV. Scope  Design Research  I. Design Summary  II. Visiting Children’s Medical Center of Dallas  III. Meeting Long­term Patients  Emma  Madelyn  IV. Teaching an Activity to Cub Scouts  Design Principles  Program Model  I. Program Components  Kits  Cart  Website  II. Curricular Components  Curriculum Structure  Final Deliverable Considerations  I. Marketing Strategy  Program Host  Market Differentiation  Opportunities for Advancements  III. Module and Programming Concerns  Constraints of the Program Model  Extensions  IV. User Roles  Patients  Hospital  Volunteers  Appendix  Technical Drawings           


Introduction I. Summary   The Immersive Design Challenge brought together 16 interdisciplinary students from SMU for a  7­day project running from January 6th­12th, 2016 to create a pilot program for a proposed  problem by our partner. The Deason Innovation Gym (DIG) partnered with Parish Episcopal  School (Parish) to create a hands­on, interactive learning experience for long­term patients  ages 9 and up in hospitals.  Long­term hospital patients are often confined to their room and lack the ability to interact and  engage in a variety of purposeful activities during their treatment. Specifically for children, this  translates to the patient often falling behind their peers academically and even socially as  mentioned by our two long­term interview patients. This program will engage patients who stay  in the hospitals for an extended period of time with hands­on activities that cover concepts in  science, technology, engineering, and math. Activities are curated in a form of project kits that  take thirty minutes to an hour to complete. We promote “learning by accident” by bridging the  gap between learning and play in each activity. The goal of this program is to increase patient  autonomy, increase their sense of control, stimulate STEM learning, and promote creativity and  imagination.  The project began with a meeting between the DIG and Parish to understand the parameters of  the program, the inspiration, and the goals of the project. We started our design research by  touring Children’s Medical Center of Dallas, interviewing child life specialists, school services  management, and other staff. Then we interviewed two long­term hospital patients and their  families. Each interview revealed resource constraints, opportunities for growth, and allowed us  to set concrete program objectives. Hospital protocols, possible patients’ disabilities,  opportunities for patient interaction, and elementary activity instructions with an opportunity for  advanced learning were a few of the goals that were taken into consideration in our proposed  solution.  The crux of the program solution is a single­use consumable kits that meet hospital sterilization  protocols. The consumable kits are categorized into four teaching goals: programming,  electronics, experimentation, and vector graphics/CAD. Each category envelops an aspect of  STEM by engaging students in various activities from designing 3D models in TinkerCAD to  creating a piano using playdough and a pre­programmed Arduino. Kits are easily transported  throughout the hospital through a mobile cart containing additional resources. We propose the  cart also contain a permanently mounted 3D printer and vinyl cutter to supplement the activities  and further promote effective learning goals.  In an effort to increase the amount of patient connection and normalization, our team has  created an online platform through which patients can connect. Patients are often connected  with others constantly either at school or social media. This avenue for connection is greatly  reduced when patients are confined to contact isolation or have a prolonged hospital stay.  2 

Creating an avenue to connect with others is paramount to allowing patients to experience a  sense of normalcy. Patients will be able to use the website to access kit instructions, share and  post pictures of completed activities, connect back to the Design Den at Parish, and find links  for additional learning opportunities.    

II. User Needs  The DIG was approached by Jenn Makins, Director of STEM Education at Parish, to design and  prototype a pilot program to engage long­term hospital patients in exciting, hands­on learning  experiences. The primary goal was to create a “cart” that gave patients access to projects that  allowed them to experience new technologies and use innovative processes to design and build  anything they could dream up. 

III. Vision  Beyond the prototype we are presenting to Parish, the vision of this project is to use this  program model to drive youth engagement in not only STEM but also the maker movement.  President Obama recently said, “[Science] is more than a school subject, or the periodic table,  or the properties of waves. It is an approach to the world, a critical way to understand and  explore and engage with the world, and then have the capacity to change that world…” STEM  subjects equip youth with the knowledge and skills to solve the world’s problems. The goal of  this program is to capitalize on the opportunity to bring access to STEM programming within the  confines of a hospital room. However, we are not only filling this void but also seeking to provide  a sense of empowerment and confidence for hospital patients through task­ownership and  autonomous, self­selected learning process. Driven by their newfound skills, we hope these  patients will pursue future learning and creation to continue stimulating their minds and  stretching their imagination. The prototype will be replicable on a national scale, user friendly,  and mobile. 

IV. Scope  The learning experience will be driven by a three part solution: kits, a cart, and a website that  will serve as a connection platform. The programming is designed for users 9 years of age and  older, as some activities require fine motor and cognitive skills and the ability to independently  navigate through computer software. As a result, the programming provides activities with low  entry requirement that create an opportunity for advanced learning in continuing projects. Each  program solution is designed with a consideration for massive scalability and replicability to  meet our client’s goals of possibly establishing a national program. Solutions are designed to  adhere to hospital sterilization protocols, to be cost effective, and to create an opportunity for  patient connection and learning.     


Design Research  I. Design Summary  While there are existing resources in the hospital for patients to make arts and crafts, play video  games, and interact with others, these existing resources are predominantly geared towards  younger patients and fail to engage older patients and patients limited by contact isolation.   Creation, at the heart of the maker movement, embodies a therapeutic element that could  potentially help unengaged patients struggling to heal as well as patients in isolation units. As  patients complete each project in our program, the goal is to provide a sense of autonomy,  mastery, confidence, self­worth, and eagerness to pursue extended learning opportunities.  Project completion will also allow patients to have a sense of control in an environment where  control could easily connect with self­worth.   In the event of a long­term hospital stay, treatment usually creates a void where we would  otherwise be comfortably surrounded by ways to connect with family, friends, and the world. A  social aspect is paramount for the patients to experience a sense of normalcy. This pilot  program is designed with an opportunity to connect internally within the hospital setting as well  as externally with friends and family on social media. 

II. Visiting Children’s Medical Center of Dallas  The team’s visit to Children's Medical Center provided some context to the constraints and  psychological factors at play in the hospital. A patient’s typical day during a long­term stay, is  often filled with constant interaction with nurses and doctors, monotonous hours of inactivity,  and discussions about health conditions. Patients are either on wait or on a routine schedule  during their treatment. Idle time is frequently filled with pre­programmed movies, television,  occasional visits to the play room during limited hours, reading, and lots of sleep. Hospital  sponsored activities that allow patients to connect with others are often limited to weekday  business hour operations. During the weeknights and weekends, the hospital is quiet and  generally inactive. Patients who are under contact isolation, limiting who and what they can  interact with, are particularly disconnected from other patients, their family, and friends since  they lack the access to these resources. Contact Isolation patients are often confined to their  room and are only allowed to play in isolated play rooms by themselves.  The realities of a typical day for a long­term patient inspired our team to create a solution that  would foster inpatient connection, interaction with the outside world, and cater to the needs of  contact isolation patients. Furthermore, we were inspired to create a solution that would  promote goal setting to limit static activities. Patient rooms emerged as a key component to  realizing this goal. Our solutions are designed to allow patients to use resources in their  surrounding environment to modify, reinforce, and improve each project activity.   


III. Meeting Long­term Patients  In order to better understand our targeted audience and their needs, we met with two long­term  hospital patient's—Emma and Madeline—who walked us through their hospital experiences.  Each experience allowed us to identify opportunities to bridge the gap between existing  resources and patient needs.  Emma  Emma is an 8 year old second grader with pulmonary hypertension. With the help of her mom,  she spoke with our team about her Thanksgiving visit to a New York hospital that lasted five  weeks. The first few days of the visit were filled with DIY art projects selected by her mom to  help her create a decorative escape inside her room. In between the DIY projects, Emma was  able to participate in hospital sponsored activities that were brought to her various projects to  her room during select hours. However, after the completion of DIY decoration project, Emma  was left with periodic hours of inactivity and mundane days. Her mom explained  to us how the  lack of activities in the hospital creates a psychological time warp: the inability to maintain a  sense of time. Emma and her mom have become accustomed to these repetitive days and often  pass the time by sleeping, watching pre­programed movies, and painting their nails.  We were surprised to learn how significant hands­on activities were for Emma’s hospital  experience. In addition to the art and craft activities and DIY projects, Emma’s favorite activities  include playing app­based games on her iPad. While these activities kept Emma engaged  during her hospital stay, they contain little or no educational supplement for the weeks of missed  classroom learning.  Since Emma’s longest stay in the hospital only lasts 4­5 weeks, she does  not qualify for hospitals’ homebound teachers programs. This has become detrimental to Emma  academically.  Emma’s teachers work with her mother to send classroom worksheets and activities to keep her  on track, but these static activities have been ineffective. During her visit to New York, her  mother brought along a plethora of academic workbooks and classroom sheets but was not able  to get much work done. While Emma’s peers participate in hands­activities in the classroom to  learn through science fair projects and other classroom activities, Emma was limited to  understanding this experiential learning process through handouts. After a day of treatment,  Emma often turns to hands­on activities that provide both a therapeutic experience and a sense  of control rather than classroom workbooks and handouts. This information played a key role in  helping us identify an opportunity to bridge the gap between learning and play.  It’s paramount that we create a product that allows us to bridge the gap for students like Emma  who want to learn math and science through hands­on experiences rather than static  information. As mentioned above, hospitals have invested in resources for art activities  throughout the hospital. This would allow us to combine patients’ love of creation with  experiential learning. We can promote “learning by accident” by bridging the gap between  learning and play in each activity.   5 

Madeline As a student at Parish as well as a former long­term patient at Children’s Hospital, Madeline had  a unique perspective that influenced a slew elements in the design process. At the age of eight,  Madeline was diagnosed with a blood disorder which induced frequent visits to the hospital  lasting one to two months. Madeline rapidly found herself running out of activities the longer she  stayed in the hospital. As she got older, hospital­sponsored activities became puerile. Childlife  specialists often focused on creative activities for the younger age groups, leaving older patients  with a lot of idle time. Madeline began to see patients her age become increasingly isolated due  to the lack of activities. Madeline also observed patients slowly retreating from other patient and  family and friends due to personal humiliation about health conditions. This debilitates  normalization. Madeline discussed the possibility of activities helping with normalization during  and after hospital visits. After long­term hospital visit, Madeline has difficulty explaining her  condition and her prolonged hospital visit. Engaging activities, lessons learned, and tangible  products can open up possibilities for the patient to dialogue about an activity rather than an  illness.  We were surprised to learn how  engaging activities played a large role in helping family  members. Madeline's mother particularly highlighted the therapeutic effect of creative activities  for both patients and parents. As parents engage their child in activities and/or engaged in the  activities themselves, they are able to think about the activity as opposed to their child's  condition. This palliates parents’ anxiety which is conducive to a patient's psychological well  being.  This allowed us to identify an imperative opportunity to create a product which cultivated  collaboration. Each activity is infused with earmarks of collaboration. Patients have the option of  using kit instructions to create individually or in collaboration with others. Patients can further  connect with others through the use of social media hashtags and MakerPlay website. 

IV. Teaching an Activity to Cub Scouts  In order to further understand the possible structure of the curriculum model, our team  conducted an activity with the Pack 55 Cub Scouts who were six years or older. Through the  use of simple instructions and assisted guidance, the cub scouts were able to create 1viber bots  and learn more about batteries.  From the cub scout activity, our team projected the base knowledge level of our target  audience. We also noticed how receptive the cubs were to learning from hands­on activities.  Building viber bots allowed cubs to learn from the activity and provoked curiosity about science.  The Cubs were allowed a vast degree of freedom to create within the limits of their  imagination.This gave them a sense of control over the learning process and the intrinsic  motivation to learn more. The process of creation—which is at the center of the maker  1

Viber Bots are imaginary creatures created through popsicle sticks, art and crafts supplies , batteries, and  a motor. 


movement—allows patients in the hospital to gain a sense of control where they otherwise are  debilitated by their health conditions.  Vanderbilt University PHD student Gokul Krishnan states,  “the ‘mobile maker’ really gives patients some control over what they want to learn and make in  an environment where they have little control. They are engaged in meaningful learning  activities without really knowing it.“  In addition to mindful learning, we also observed a progressive confidence. Simple instructions  and limited assistance provided the cubs a sense of autonomy and control. The cubs were  encouraged to make creative decisions without the hinderance of set standards and right or  wrong ideas. Each student was able to overcome general instructions and newfound challenges  to bring to life their envisioned product. The more autonomous the decision making process, the  more confident, imaginative, and creative the cubs became. As a result, we saw wide variety of  products after the making process.  We also learned the importance of tangible and consumable products to our targeted audience.  Tangible products allowed each student to gain feedback without the explicit feedback from the  helpers or family members. Tangible products also created an opportunity to share experiences  between cubs. The cubs were able to bond with friends about their product designs, the  characteristics of their design, and “cool” stories they had about the creative process. 

Design Principles  Our design research revealed the need to create a product that was mobile, safe, sterile,  decorate­able, and created an opportunity to connect hospital patients to the outside world.  Each of these principles are embodied in our three­pronged solution model described below. 

Program Model  I. Program Components  The program will be separated into three different components that can further be expanded:  cart, kit, and website. Furthermore, we have created subgoals for each category to ensure we  meet our affective learning goals.  Kits  MakerPlay kits are designed to teach four components of STEM: experimentation, programing,  vector/CAD, and electronics.  Each kit takes up to 30­60 minutes of the patients time.  Instructions are simple and promote further learning through project extension. As a result,  patients can work on one kit longer than the intended 30­60 minutes. Goal setting, which was a  key component of our product solution, is achieved through varying difficulty levels in each  activity. Kits are separated into skill building sets and challenge sets. Tools and supplies are  listed along with the instructions and are included in each kit. After the completion of each  project, patients can find instruction to connect to our website, social media, and resources to  the maker movement. Patients are able to post pictures on our website to connect with others,  7 

create variations of their project, or re­do the kits with other family members using collaboration  instructions.  Cart  As the mobile component of our solution, the cart will transport pre­stocked kits and other  resources to patient's room. In addition to carrying replenishing supply, we propose both a vinyl  cutter and a 3D printer to go on top of the carts. The cart is designed to carry 16 small kits and  16 larger kits when fully stocked. Carts also provide opportunities for patient collaboration by  becoming stationary playroom tools. This would allow patient to come to playrooms­ during  operating hours­ to create 3D printed designs and stickers with other patients. Much like our kit  design the cart fosters artistic creativity. The cart is designed with one white board and a cork  board on either side for patients to decorate as they see fit.  Website  The website is a key component in allowing us to fulfil our goal of connecting patients to others  in the hospital and to the outside world. The website will be an important resource for finding  instructions for each kit activity, connecting with the maker movement, linking patients back to  Parish Design Den, and a platform to share designs and activities through social media. 

II. Curricular Components  Each kit is designed with low entry level requirements and instructional language which will  cater to our extreme user. Learning goals are advanced through project extensions and learning  cards in each kit. Learning cards give patients the technical understanding or the “why” of each  project. Project extensions give patients food for thought into how to modify the activity in order  to induce innovation. We have used both project extensions and learning cards to balance fun  and learning.   Curriculum Structure  Our curriculum has four learning objectives: programing, experimentation, vector/CAD, and  electronics. Each objective connects with STEM learning goals our teams wanted to promote.  These objectives are further broken down into two subgoals: skill sets and challenge sets. Skill  set activities are designed to teach entry level skill set. Skill set activities are designed to  promote advanced learning and build on knowledge gained from completed activities. Challenge  kits on the other hand are designed to build patient's’ problem solving skills. Simple instructions  and supply provided in each kit allows each project the flexibility to be modified, improved, and  hacked for a perpetual problem solving project.     


Final Deliverable Considerations  I. Marketing Strategy  We have proposed the marketing strategy below to allow Parish to expand MakerPlay on a  potentially national scale. We will highlight the potential program host along with their benefits  and constraints, MakerPlay’s market differentiation, and possible avenues for advancements of  the program.   Program Host  MakerPlay programs can be hosted by private or public hospitals. Each target host incorporates  a possible obstacle and benefits. Our visit to Children’s Medical, a private hospital, allowed us to  identify possible financial resources that could easily host MakerPlay.  Private hospitals could  potentially have the financial means to support MakerPlay kits and MakerPlay mobile carts  throughout their facilities. Furthermore existing resources in private hospitals  provide an  opportunity for Parish to expand product objectives. For example, Children’s Medical has an  established patient/family network through which Parish could build a platform for further patient  connection. By contrast, public hospitals are often financially constrained and lack the resources  to host programs like MakerPlay. The benefit of working with a public hospital however, is the  diverse background of patients and the exposure to a greater population. According to a 2014  American Hospital Association Annual survey, out of the 5,686 hospitals in the US 2,904 of  were public hospitals who admit 33.6 million patients annually—in comparison to 1.8 million  admitted patients in private hospitals. Another benefit of public hospitals is the opportunity to  serve hospital patients in lower socio­economics who otherwise might not have the means to  connect with the maker movement.  Market Differentiation   Makerplay differentiates itself in makers therapy by offering a three pronged solution. This  allows MakerPlay to reach patients that are underserved through existing hospital resources.  Patients in isolation units and older patients will be able to create through engaging activities  that balance learning and fun. Our hope is to allow patients like Emma to not be able to miss the  joy of learning math and science through hands­on, engaging activities, and patients like  Madeline to have avenues for connections with others through MakerPlay.  Opportunities for Advancements   In order to achieve program objectives of national replicability, we have suggested two avenues  of expansion: through a non­profit entity and fiscal sponsorship. MakerPlay could potentially file  for 501c3 status and operate like a non­profit entity. Because of the novelty and unique nature  of makers therapy, we could anticipate financial support from foundations and possibly the  government. While the non­profit route would allow MakerPlay to have financial support,  establishing a 501c3 status is long and cumbersome. For this reason, we propose a second  avenue of advancement until MakerPlay can achieve 501c3 status: fiscal sponsorship.   9 

Through a fiscal sponsorship, MakerPlay can enjoy the tax­deduction benefits of an existing  non­profit organization from day one while a 501c3 status is being developed. This allows  MakerPlay to operate the program without creating a new entity. The existing non­profit would  act as a program host which takes a percentage of donations from MakerPlay. Hosting  organization often handle administrative responsibilities like fundraising, distribution of fund, etc.  This structure is formed through initial agreement negotiated between hosting organization and  the guest. We have provided introductory reading materials below to learn more about fiscal  sponsorship and non­profit status.                 About Fiscal Sponsorship­resources/fiscal­sponsorship­nonprofits    School Factory ­ Fiscal Sponsor­1    Sample Fiscal Sponsor Agreement    Non­Profit 501c3 Status 


III. Module and Programming Concerns  Constraints of the Program Model  Although several days of data gathering allowed us to design a comprehensive product that  satisfies most needs, there were some things that we were aware of but were not able to  address. One example is the existence of Non­English speaking long term hospital patients; we  were not able to create a product that took into account the possibility of having a user that  could not use the English language in the time allotted for the design process. Another concern  within the team of designers was the shortcomings of the website dedicated to this project; the  web page is not intended to be a structured instructional platform, but rather an information  resource that allows users to complete tasks in individual kits and find other ways in which to  10 

further their creative activities and satiate their curiosity. Furthermore, though the site allows  patients to share their creations and see their peers’ (thus can be consider as a hub of flowing  information) it does not allow for direct communication between patients. Another limitation of  the web site created is the fact that it does not track progress of which kits have already been  completed by a patient.  Extensions  Designated volunteers will play a key role in putting the cart to use in the hospitals. Instructional  manuals on how each component is operated should be provided to each volunteer. This would  require further collaboration with hospital volunteer coordinators to effectively train volunteers in  the use of 3D printers and vinyl cutters and to allow for the volunteers to troubleshoot in case of  any problems.   

IV. User Roles  Patients  We wanted to design a product that would to be simple, decoratable, tangible, and provide a  possibility for connection with other patients, family, and friends.  Our initial research was a great indicator of the need to create a learning experience that  focused on affective goals. In several interviews our team heard the words, empowerment,  confidence, autonomy, sense of control etc. Long­term hospital patients have a unique and  binary fight of health and psychological factors. In fact, research shows that long­term hospital  patients have a greater psychological needs than the general population. In order to promote  psychological well being, we have designed problem solution around autonomy, task ownership,  and mastery to promote empowerment and a sense of control.  Tangibility is another core value that came up a lot in our design research. Patients enjoyed  consumable products that allowed them to receive feedback and an opportunity for goal setting.  As patients complete a kit, parts from each kit can be repurposed for extended learning  opportunities through tinkering and “hacking”. As mentioned above, tangibility also emerged as  an opportunity to promote our third value: connection. Patients can share the projects they’ve  made via our website platform. Last but not least in order to create aesthetically pleasing design  we have left the decoration to the patients. Kits come in simple boxes with minimal label to  promote hacking and creative decoration. Each cart also maintains an opportunity for decoration  both through a white board and quark boards for posting pictures.  Hospital  Our product design was heavily influenced by protocols for sterilization, safety, our desire to  connect patients, and mobility. We strove to serve our hypothetical extreme user: a nine year  old patient in the isolation unit. As a result we were able to create a product that would be safe 


enough to bypass fears of cross contamination and chocking hazard.  The cart is designed as a  complement to the kits and has been created to be mobile and easy to sterilize.  Our goal to connect patients will also be a core value for the hospital. Hospital rooms, existing  patient/family connection networks, and playroom protocols will determine the effectiveness of  our solution. Since sterilization plays a big role in our product solution, we have designed the  solution to cater to connection with others in the hospital in three parts.  We will do that through  the use of our website, social media connection, and activities that allow patients to collaborate  with others.  Volunteers   Since the product solutions allows for a possibility of connections, we recommend provided  troubleshooting resources for volunteers. MakerPlay kits are designed with the goal of  becoming their own administrator without too much assistance. The more technical aspects of  the product solution will be found on the cart in our vinyl cutter and 3­D printer.   



Appendix Technical Drawings   




Profile for keyatollossa


A design study in building a hands­-on, student­-centered, & challenge­-based activity platform for long­term Children’s Hospital Patients.


A design study in building a hands­-on, student­-centered, & challenge­-based activity platform for long­term Children’s Hospital Patients.